[實用新型]一種強巖爆隧洞微震監測系統

有效

• 申請號: 201320421443.9
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN203362229U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 蘇春生;李維瑞;張海云;張慶;劉宏宇;何冰;田松
• 申請（專利權）人: 中鐵十三局集團第五工程有限公司;中鐵十三局集團有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及微震檢測，尤其是一種強巖爆隧洞微震監測系統。

背景技術

巖爆作為一種地質災害越來越受到人們的關注，因其發生的突發性，往往給施工帶來極大的難度。針對巖爆問題，國內外科研工作者已經做了大量的工作。但到目前為止，主要針對巖爆發生機理及巖爆的工程防治措施等進行研究，而且研究的成果與實際情況還有較大差距。因此，盡管在大埋深高地應力的隧洞掘進施工過程中可以依據諸如超前預報、既往探洞實測以及能量理論等方法進行巖爆預測預報并據此采取相應對策，但目前預測水平及其準確性均不高。

盡管在大埋深高地應力的隧道(洞)掘進施工過程中可以依據諸如超前預報、既往探洞實測以及能量理論等方法進行巖爆預測預報并據此采取相應對策，但目前預測水平及其準確性均不高，況且隨著隧洞開挖施工的進行，因地質條件、斷面形狀與尺寸、施工方法、施工順序和其他因素的綜合影響，巖爆規模及烈度均會出現較大的變化，如果處理不當則會導致設備毀損、頂板輪廓破壞、支護成本增加、人身傷害、施工人員心理出現障礙等大量問題。因此，研究出與工程實際相適應的巖爆災害對策特別是可操作性強的巖爆洞段施工新方法尤為急切。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種強巖爆隧洞微震監測系統，通過接收巖體彈性波信息的變化，預測出隧洞施工過程巖爆烈度、規模以及具體部位，根據微破裂的大小、集中程度、破裂密度，推斷巖石宏觀破裂的發展趨勢，實現強巖爆隧洞微震的實時監測。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種強巖爆隧洞微震監測系統，主要由加速度傳感器、集線器、信號采集系統、地震記錄儀、主控時間服務器、纖維光學分束器和主機監視器構成，加速度傳感器接收到原始的微震信號以后將其轉變為模擬電信號發送到信號采集系統，信號采集系統將電信號轉變為數字信號并傳送到地震記錄儀進行儲存，主控時間服務器記錄微震信號發生的時間，信號經過纖維光學分束器將光電信號分路后輸入到主機監視器。對于巖爆地段，當隧洞圍巖承受較大的地應力時，其巖體就會出現變形，如果應力達到一定程度，就有可能發生巖爆。如果采用微震監測技術，則能夠較為清楚地預測出隧洞施工過程巖爆烈度、規模以及具體部位。由于巖石介質一般是非均勻的，巖體在宏觀破壞前都會產生許多細小的微破裂，而這些微破裂會以彈性能釋放的形式產生彈性波。基于巖石這種性質，如果在預估到的巖石因受應力變化從而發生破裂的附近安裝微震傳感器，則傳感器能夠接收到巖體彈性波信息的變化，再通過反演就可以得到巖體微破裂發生的時刻、位置和震級，即地球物理學中所謂的“時空強”三要素。根據微破裂的大小、集中程度、破裂密度，可以推斷巖石宏觀破裂的發展趨勢，特別是微破裂分布及其叢集規律，即變形破壞過程局部化現象。

所述的加速度傳感器采用單軸傳感器，單軸傳感器采用立體空間分布方式，安裝在巖體斷面上，每個斷面安裝3個加速度傳感器，斷面之間間距40—50m。根據現場情況靈活調整，但盡量保證4個以上傳感器正常工作且間距不能太小。

所述信號采集系統采用Paladin傳感器連接盒。Paladin傳感器連接盒提供24位模數轉換，此系統面向網絡、低耗能、數字化，能夠在局域網或遠程無線網絡進行獨立或多個終端運行。較高的準確率，可對低頻微震事件進行采樣，采樣頻率范圍大，可達50Hz-10kHz。

所述地震記錄儀采用Paladin(v.2)-24位地震記錄儀。

所述主控時間服務器選用PMTS-Paladin主控時間服務器。

所述加速度傳感器通過帶鋁線圈的雙絞屏蔽銅芯電纜連接到集線器，集線器通過總電纜與信號采集系統相連接。集線器安裝在硐室內，需要防雜電、電火花、高壓電，防強磁干擾，以及防爆破產生的煙霧、粉塵等。

所述帶鋁線圈的雙絞屏蔽銅芯電纜選用20AWG。

所述總電纜選用單模式光纖。光纖采用TCP/IP協議傳輸。

本實用新型與現有技術相比，具有的有益效果為：

（1）本系統能在確保安全施工的前提下較為清楚的預測出隧洞施工過程巖爆烈度、規模以及具體部位。

（2）系統根據微破裂的大小、集中程度、破裂密度，推斷巖石宏觀破裂的發展趨勢，能夠實現強巖爆隧洞微震的實時監測。

附圖說明

圖1為系統總體框圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。

實施例1：